Лотов К.И., Галацан В.С.
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ: ТЕХНОЛОГИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ *
Аннотация:
в статье рассмотрены особенности и преимущества использования микро- и наноструктур в оптико-электронном приборостроении. Исследована классификация и описание микро- и наноструктур в оптико-электронном приборостроении. Проанализировано использование микро- и наноструктур в оптико-электронном приборостроении. Обозначены проблемы, с которыми сталкиваются специалисты в этой области и перспективы развития микро- и наноструктур в оптико-электронном приборостроении.
Ключевые слова:
микроструктуры, наноструктуры, оптико-электронное приборостроение, классификация, сеть, технологии, перспективы
Введение. Оптико-электронные устройства, включая лазеры, светоизлучающие диоды, оптические детекторы и солнечные панели, привлекли значительное внимание в научных исследованиях и широко используются в военной области и национальной экономике, такие как лазерное обнаружение и измерения, твердотельные дисплеи и освещение, оптическая связь и мониторинг окружающей среды, и возобновляемые источники энергии. [1]Производительность оптоэлектронных устройств должна постоянно оптимизироваться для обеспечения высокой эффективности, небольших размеров и низкого энергопотребления в соответствии с растущими требованиями потребителей. Однако дальнейшее повышение производительности остается сложной задачей из-за ограниченного отвода или поглощения света в традиционных архитектурах устройств. Вдохновленные существующими в природе организмами, все большее число исследователей показали, что микроструктуры могут придавать фотоэлектронным устройствам уникальные оптические, электрические и механические свойства, что является одним из наиболее многообещающих решений этой проблемы. [2]Путем проектирования и оптимизации конструкции оптоэлектронных устройств могут быть получены различные микро-наноструктуры для реализации соответствующего эффективного эффекта манипулирования светом, такого как улучшение рассеяния света и уменьшение отражения света, использование резонансных плазмонных структур для улучшения отражения или поглощения света, принятие определенной геометрии резонатора для достижения оптической обратной связи, использование фотонный кристалл для направления пути распространения света и т.д. разработка оптических металлических поверхностей для контроля свойств излучения непосредственно на уровне источника.Основная часть. Контролируемое изготовление микроструктур является важнейшей предпосылкой для создания эффективных микроструктурных оптоэлектронных устройств. С появлением различных типов технологий изготовления микроструктур лазерные технологии производства могут быть использованы для изготовления микроструктур путем взаимодействия лазеров с материалами, демонстрирующими высокую эффективность, высокую точность и низкий тепловой эффект, зарекомендовав себя как конкурентоспособный метод производства. [4]С этой целью была опубликована мини-обзорная статья о последних достижениях в области микроструктур, изготовленных с использованием лазерной технологии для оптоэлектронных устройств, в которой рассматриваются как типичный механизм захвата света, так и плазмон-поляритонная поверхность микроструктур, а также описываются типичные области применения, такие как фотоприемники, фотоэлектрические элементы, органические материалы. материалы. светоизлучающие устройства. Среди всех типов конструкций решетчатые конструкции продемонстрировали отличные светоулавливающие свойства в сочетании с простым производственным процессом и легкой регулировкой размера и формы, что делает их широко используемыми структурами оптического контроля. [5]/Рис. 1. Структура единичного пикселя органического светодиода, содержащего все типы вспомогательных слоев: 1 — катод, 2 — буферные слои, 3 — инжекционные слои, 4 — транспортные слои, 5 — блокирующие слои, 6 — эмиссионный слой, 7 — прозрачный анод, 8 — прозрачная подложка.1D и 2D решетчатые структуры, встроенные в инжекционный слой органических светодиодов (OLED) с отверстиями для компенсации потерь мощности, улавливаемых устройствами. [4]В результате 1D- и 2D-решетчатые OLED-дисплеи получили значительные улучшения как по яркости, так и по эффективности по сравнению с плоскими устройствами. Кроме того, OLED-дисплеи с двумерной решеткой могут обеспечить большее улучшение, чем OLED-дисплеи с одномерной решеткой, поскольку двумерная решетка обладает более высокой эффективностью связи и возбуждения для поверхностной плазмы. Этот метод обеспечивает эффективную стратегию повышения производительности OLED. Ванг и другие обобщили последние разработки решетчатых структур в оптоэлектронных устройствах в отношении их типичных механизмов в устройствах с фотонной связью и их применения во многих оптоэлектронных устройствах. [1]Они также представили, как улучшить управляемость при изготовлении решетчатой конструкции и сбалансировать соотношение между оптическими и электрическими характеристиками, это узкие места, которые все еще необходимо устранить.Что касается примеров применения, то в нескольких мини-обзорах обобщены последние исследования по разработке микро-наноструктур для различных применений оптоэлектронных устройств. В направлении лазеров Чен и др. рассмотрели последние достижения и существующие проблемы, связанные с микролазерами на основе органически сопряженных полимеров, а также конфигурации и рабочий механизм нескольких типичных систем оптической обратной связи, соответствующие стратегии микро/нанопроизводства и их применения в биологическом/химическом обнаружении и органическом лазерном дисплее. Волокна, периодически расположенные в фотонных кристаллах, могли преодолеть проблемы волоконных лазеров, такие как малое поле мод, низкая степень нелинейности и нерегулируемое рассеяние, благодаря своим уникальным нелинейным эффектам, и были наиболее важной средой усиления для мощных ультракороткоимпульсных лазеров. [7]Хоу и другие обсудили последние разработки в области волоконных лазеров на фотонных кристаллах, легированных различными ионами. Они отметили, что основной проблемой на данный момент является извлечение фотонно-кристаллических волокон, и процесс 3D-печати на микроструктурированном оптическом волокне мог бы стать эффективным подходом к решению этой проблемы. В области мониторинга и обнаружения микро-наноструктуры также имеют решающее значение для оптимизации производительности оптоэлектронных устройств. Ю и др. он рассмотрел последние достижения, проблемы и перспективы использования фотоприемников с различными микро-наноструктурами в мониторинге окружающей среды, оптической связи и электронной информации. [3]Между тем, Ма и др. был проведен мини-обзор газовых датчиков на основе различных материалов с микронаноструктурами при активации ультрафиолетовым и видимым светом. Они обсудили механизм активации светом и представили области применения газовых датчиков с поддержкой света, которые обладают улучшенными свойствами при активации светом.Чуаи и др. сообщили об эпитаксиальном выращивании тонких пленок Bi2Se3 методом молекулярно-лучевого осаждения (MBE). /Рис. 2. АСМ пленки Bi2Se3 толщиной 29 нм с 7,5 ат.% легирования Mn. Обнаружен типичный спиральный характер роста и ступени в пять слоев высотой ?1 нм, характерные для нелегированного Bi2Se3. (b) Преобразование Фурье (FFT) полученного АСМ-изображения, демонстрирующее 6-кратную симметрию. [7]Тонкая пленка Bi2Se3 была использована в инфракрасных прозрачных гетеропереходных диодах n-Bi2Se3/p-Cusco2 благодаря ее замечательной оптической прозрачности в широкополосном инфракрасном диапазоне и высокой электропроводности N-типа. Диоды имели четкую границу раздела и демонстрировали вольтамперные характеристики выпрямителя с пороговым напряжением ?3,3 В. Это обеспечивает многообещающие альтернативы оконным электродам в инфракрасных детекторах, а также другие сценарии в широком диапазоне длин волн инфракрасного излучения.Еще одна исследовательская работа Луо и др. исследовали систему сильной связи, состоящую из пленки перовскита MAPbIxCl3-x и массива конических нанопителий Al, с помощью стационарных измерений, которые экспериментально продемонстрировали, что сильная связь может быть достигнута с помощью SPs и свободных носителей заряда, генерируемых на пленке CH3NH3PbClXI3-X. используя преимущества интригующего явления, возникающего в режиме сильной связи, эта работа вносит вклад в разработку недорогих наноплазменных оптоэлектронных устройств, работающих в режиме сильной связи. [5]Исследование прозрачных проводящих электродов является важной дополнительной частью разработки гибких оптоэлектронных устройств в области портативных дисплеев и освещения следующего поколения.Мини-обзор, подготовленный Хоу и др. во-первых, был проведен систематический анализ преимуществ и недостатков различных известных альтернативных прозрачных электродов и сосредоточен на последних достижениях в области серебряных нанопроволочных электродов для гибких органических светодиодов/перовскитов с точки зрения взаимосвязи между оптимизацией электродов и производительностью устройства. Они представили видение текущих проблем и будущих направлений развития физических механизмов, а также подход к инкапсуляции в гибкие OLED-дисплеи и PELED-панели.Заключение. Подводя итог, в этой теме исследования представлены несколько превосходных мини-обзоров и передовых исследований последних достижений в области микро-наноструктурированных оптоэлектронных устройств, которые демонстрируют большой потенциал в военной области и во многих областях национальной экономики. Таким образом, мы продемонстрировали высококачественный рост тонких пленок Bi2Se3. Структурные исследования указывают на типичный спиральный режим роста с осью с, перпендикулярной плоскости поверхности.
Номер журнала Вестник науки №1 (70) том 1
Ссылка для цитирования:
Лотов К.И., Галацан В.С. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ: ТЕХНОЛОГИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ // Вестник науки №1 (70) том 1. С. 248 - 256. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12218 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+